Lezione 13 - I solidi e le
loro celle elementari
La cella elementare !
L’unità ripetitiva strutturale di tutti i
solidi cristallini
Lo stato solido
•Cristallino
•Amorfo (vetroso)
SOLIDI CRISTALLINI
•Metallici
•Ionici
•Covalenti
•Molecolari
r = a0 / 2
r
V(sfera) = 4/3π·r3
V(atomo) = 4/3π·(a0/2)3
a0
V(cella) = a03
Cella elementare cubica a corpo centrato
r = 3 a0 / 4
V(atomo) = 4/3π·( 3 a0/4)3
Reticolo cubico a corpo centrato
I reticoli COMPATTI
74% di spazio occupato
Record max per un tipo di atomo
supposto sferico
Cella elementare cubica a facce centrate (CFC)
r = 2 a0 / 4
V(atomo) = 4/3π·( 2a0/4)3
% S.Occ. = 4*4/3π·( 2a0/4)3
a0 3
= 1,414·π
6
= 0,74 =74%
Il reticolo CFC è in realtà cubico COMPATTO
(74% s.o.)
Formazione del legame ionico
Consideriamo allora il legame ionico dal punto di vista energetico, analizzando ancora
una volta la reazione di sintesi del Cloruro di Sodio.
1 cal = 4,1867999409 Joule
2Na(s) + Cl2(g) → 2 NaCl(s) + 196,6 kcal
Trasformandosi in ioni entrambi gli atomi hanno raggiunto una configurazione più stabile
ed hanno diminuito il loro contenuto energetico.
Tuttavia se confrontiamo semplicemente le variazioni di energia associate alla formazione
degli ioni, il processo non sembra energeticamente favorito.
Na(g) + 118,5 kcal/mol → Na+(g) + eCl(g) + e- → Cl-(g) + 83,4 kcal/mol
Na(g) + Cl(g) + 35,1 kcal → Na+(g) + Cl-(g)
Energia reticolare
Quando idealmente gli ioni di carica opposta si avvicinano,
l’energia reticolare diminuisce fino ad arrivare ad un valore minimo
per una distanza tra gli ioni pari alla somma dei loro raggi ionici.
Nel caso del Cloruro di Sodio, ad esempio, l’energia reticolare è
pari a 188 kcal/mol in corrispondenza ad una distanza interionica di
276 pm (picometri) = 181 pm (raggio ionico Cl-) + 95 pm (raggio
ionico Na+).